Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы эксплуатации электрооборудования. Учебное пособие.pdf
X
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Влияние отраслевых особенностей энергетики на эксплуатацию электрических станций
- •1.2. Задачи и организация эксплуатации электростанций
- •1.2.1. Приемка в эксплуатацию оборудования и сооружений
- •1.2.2. Укомплектование рабочих мест документацией
- •1.2.3. Подготовка эксплуатационного персонала
- •1.2.4. Оперативно-диспетчерское управление
- •1.2.5. Техническое обслуживание, ремонт и модернизация
- •Контрольные вопросы
- •2.1. Общие сведения о режимах работы энергосистем и графиках нагрузки
- •2.2. Особенности графиков нагрузки электростанций
- •Контрольные вопросы
- •3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ И ИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
- •3.1. Пуск, включение в сеть и набор нагрузки синхронных генераторов
- •3.1.1. Предпусковая подготовка генераторов
- •3.1.2. Включение в сеть и набор нагрузки
- •3.2. Эксплуатационные режимы генераторов
- •3.2.1. Нормальные режимы генераторов. Диаграмма мощностей
- •3.2.2. Аварийные и специальные режимы
- •3.3. Надзор и уход за генераторами в период эксплуатации
- •3.3.1. Газомасляное хозяйство и его эксплуатация
- •3.3.3. Вибрация генераторов и ее устранение
- •3.3.4. Эксплуатация щеточно-коллекторных устройств
- •3.4. Ремонт генераторов
- •3.4.2. Разборка и сборка генератора
- •3.4.3. Ремонт статора и ротора
- •3.4.4. Сушка генераторов
- •Контрольные вопросы
- •4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Допустимые режимы по напряжению
- •4.3. Допустимые режимы по току
- •4.4. Повреждения и аварийные отключения трансформаторов
- •4.5. Эксплуатация трансформаторного масла
- •4.6. Ремонт трансформаторов
- •4.6.1. Текущий ремонт
- •4.6.2. Капитальный ремонт
- •4.6.3. Сушка трансформаторов
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Схемы сети 6,3 кВ собственных нужд
- •5.2.1. Схемы сети 6,3 кВ на блочных электростанциях
- •5.3. Схемы сети 0,4 (0,23) кВ собственных нужд
- •5.4. Электрооборудование схем собственных нужд действующих и реконструируемых установок
- •5.5. Условия работы электродвигателей собственных нужд и требования к ним
- •5.6. Режимы работы двигателей собственных нужд
- •5.6.1. Механические характеристики двигателей и механизмов
- •5.6.2. Пуск и выбег асинхронных электродвигателей
- •5.7. Эксплуатация электродвигателей
- •Контрольные вопросы
- •6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Эксплуатация обслуживаемых аккумуляторных батарей
- •6.3. Эксплуатация необслуживаемых аккумуляторных батарей
- •Контрольные вопросы
- •7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ
- •Контрольные вопросы
- •8.1. Основные принципы эксплуатации распределительных устройств
- •8.2. Особенности эксплуатации элегазовых распределительных устройств
- •8.3. Обслуживание помещений КРУЭ
- •Контрольные вопросы
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
генераторов с непосредственным охлаждением обмоток должны быть установлены на основании указаний заводских инструкций, а при их отсутствии – на основании результатов специальных испытаний или требований нормативно-технических документов.
Допустимость асинхронных режимов турбогенераторов по их воздействию на сеть должна быть установлена расчетами или испытаниями.
М
, о. е.
асх
3
2
1
S, %
Рис. 13. Изменение моментных характеристик при
различных условиях замыкания цепи возбуждения: 1 –
обрыв цепи ОВ; 2 – замыкание ОВ на якорь возбудителя; 3 – замыкание ОВ на гасительное сопротивление
Работа гидро- и турбогенераторов с наборными зубцами ротора
в асинхронном режиме без возбуждения запрещается.
Несинхронная работа отдельного возбужденного генератора любого
типа относительно других генераторов электростанции запрещается.
Допустимость и продолжительность работы генератора в режиме
электродвигателя ограничиваются условиями работы турбины и определяются заводом – изготовителем турбины или нормативно-техническими
документами.
Гашение поля синхронных генераторов. При аварийных отключе-
ниях генератора необходимо быстро снять (погасить) его магнитное поле.
При внутренних повреждениях или КЗ на выводах гашение поля предотвращает развитие аварии (повреждения).
Гашение поля необходимо и при нормальных отключениях генератора. Так как обмотки возбуждения обладают большой индуктивностью L
и малой емкостью Св, простое отключение ротора вызывает опасные перенапряжения:
в
Uв = Iв
/LC .
вв
61

Основы эксплуатации электрооборудования
По ГОСТ 21558 «Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов» гашение поля синхронной машины может осуществляться следующими способами:
● включением обмотки возбуждения на разрядное устройство (со-
противление, дугогасительная решетка и др.);
● изменением величины или полярности напряжения, приложенного
к обмотке возбуждения, путем воздействия на возбудитель;
● гашением поля возбудителя или сочетанием гашения поля воз-
будителя и непосредственно самой синхронной машины.
Выбор способа и времени гашения поля синхронной машины производится по согласованию между изготовителем и потребителем.
Основное устройство гашения поля (УГП) должно обеспечивать гашение поля при всех внутренних и внешних коротких замыканиях в цепи
обмотки статора синхронной машины при работе ее на сеть с исходным
током возбуждения, не превышающим номинальный, а также в режиме
форсировки возбуждения на холостом ходу синхронной машины.
В указанных режимах основное УГП должно допускать не менее
двух срабатываний с интервалом не более 10 с, а при форсировке возбуждения на холостом ходу – одно срабатывание без ревизии и замены деталей.
УГП при совместном действии основного и резервного устройств
обеспечивает гашение поля при всех внутренних и внешних коротких замыканиях в цепи обмотки статора синхронной машины, возникающих
в установившемся режиме форсировки возбуждения, а также при возникновении аварийных режимов самой системы возбуждения (короткое замыкание на выводах обмотки возбуждения, отказ устройства ограничения
максимального тока возбуждения при форсировке возбуждения и т. д.).
В указанных случаях допускается вывод во внеочередной ремонт аппаратуры УГП после одного срабатывания.
Аппаратура УГП должна также обеспечивать:
● отключение УГП при работе синхронной машины на сеть и на хо-
лостом ходу в нормальном режиме, а также при возникновении асинхронного, несимметричного или неполнофазного режима;
● повторное включение УГП после его отключения на работающей
на сеть или на холостом ходу синхронной машине;
● полнофазное или неполнофазное отключение синхронной машины
от сети после отключения УГП;
● отключение сколь угодно малого и включение любого возможного
в эксплуатации тока возбуждения синхронной машины;
● гашение поля при изменении частоты турбогенераторов в пределах
от 45 до 55 Гц и гидрогенераторов в пределах от 40 до 80 Гц, а также при
угонных оборотах, причем в последнем случае допускается, чтобы гаше-
62

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
ние поля производилось совместным действием основного и резервного
устройств гашения поля.
Широкое применение нашли специальные аппараты гашения поля
(АГП) с дугогасительной решёткой (рис. 14). Решетка быстро гасит дугу,
сохраняя неизменным напряжение в месте разрыва (нелинейный закон).
2
5
4
1
3
6
G
Рис. 14. Схема гашения поля с помощью автомата:
1 – возбудитель постоянного тока; 2 – обмотка возбуждения
возбудителя; 3 – регулировочный реостат; 4 – резистор
в цепи ротора; 5 – автомат гашения поля; 6 – обмотка
возбуждения генератора; G – генератор
АГП должны отвечать требованиям надежности, быстродействия
и ограничивать напряжение на роторе при коммутации:
U
p.дoп
≤ 0,7 U
в.исп
,
где U
– испытательное напряжение ротора при 50 Гц.
в.исп
При гашении поля ротора должно быть обеспечено снижение ЭДС
статора до такого значения, когда дуга в месте повреждения гаснет самопроизвольно (т. е. Е < 500 В).
В общем случае ЭДС статора СГ при гашении поля уменьшается по
закону
Е' = (E'
нач
– Е
ост
)e
– t/T '
+ Е
ост
,
где Т' – постоянная времени гашения; t – время с начала процесса гашения.
Для гашения поля генератора необходимо выполнить условие
U
д. max
> U
в.нач
.
Процесс гашения поля в этой схеме происходит так, как если бы
в цепь обмотки ротора была внезапно введена постоянная ЭДС, равная U
и направленная против ЭДС возбудителя, равной U
в.нач
.
63
д

Основы эксплуатации электрооборудования
В результате происходит быстрое снижение тока в обмотке возбуждения I
до нуля (рис. 15).
в.нач
iв Uв
в.нач
– U
d
I
U
в.нач
в.нач
Рис. 15. Изменение тока и напряжения в процессе гашения поля:
tв – время горения дуги; t
Ud
t
– время гашения тока
гаш
t
гаш.
= U
в max
U
t
В процессе гашения поля, пока горит дуга, напряжение на обмотке
возбуждения генератора остается постоянным и равным
U
= Uд. – U
в max
в.нач
.
Теоретически после погасания дуги за время tв напряжение на обмотке возбуждения генератора падает до нуля. Практически гашение поля
происходит за время t
за счет наличия токов в демпферном контуре,
гаш
образованном бочкой ротора, бандажными кольцами и пазовыми клиньями [9].
Время горения дуги в АГП составляет доли секунды и соотносится
в конечном итоге с величинами перенапряжений на роторе.
В настоящее время применяют следующие автоматы:
АГП-12 для ТГ да 60 МВт;
АГП-30 для ТГ до 320 МВт;
АГП-60 для ТГ до 500 МВт и возбудителей ТГ-800 МВт.
Все эти автоматы однополюсные, U = 500 В, t
= 0,1 с, t
вкл
= 0,5 с.
откл
В настоящее время также широко применяются тиристорные системы возбуждения. Гашение поля при этом осуществляется переводом тиристорного преобразователя в инверторный режим. Импульсы, открывающие
тиристоры, устанавливаются на угол гашения 120–140о, обеспечивающий
отрицательное напряжение на обмотке возбуждения не выше 0,7 испытательного напряжения промышленной частоты. Процесс гашения на обмотке возбуждения аналогичен гашению посредством АГП. АГП в этих системах может применяться в качестве резерва.
64

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
3.3. Надзор и уход за генераторами в период эксплуатации
Перед пуском генератора после наладки или ремонта проверяют, все
ли работы закончены, оформлены записями в журналах. Затем проводится
осмотр генератора и оборудования, включаемого вместе с ним в работу.
Осматриваются щетки и кольца, коллекторные пластины, АГП и генераторный выключатель. При осмотре выводов и ячейки генератора проверяется
отсутствие закороток на ошиновке, следов перегрева контактов. Включается
вентиляция помещения выводов. Проверяется готовность газомасляной
системы и систем охлаждения, возбуждения, автоматики и защиты.
Совместно с турбинистами проверяется работа АВР маслонасосов
турбины и водородного охлаждения, конденсатных, циркуляционных и
других насосов, электроприводов задвижек.
Измеряется сопротивление изоляции статора мегомметром на 2 500 В,
ротора – на 1000 В. Результаты сравниваются с предыдущими замерами.
Во время пуска при повышении числа оборотов необходимо следить
за перепадом давления масла на уплотнениях и давления водорода, температурой вкладышей подшипников.
Показания электроприборов, температура стали и меди, вкладышей
записывают не реже двух раз в смену.
На вновь вводимых генераторах в течение первых шести месяцев запись показаний приборов производится не реже чем через два часа. При
осмотрах генераторов проверяется: наличие искрения или сработавшихся
щеток на кольцах ротора и коллектора возбудителя; наличие вибрации щеток и загрязнения щеточного аппарата; наличие рисок на кольцах от абразивных частиц и сработавшихся до медной армировки щеток; вибрация
подшипников и их температура; температура газа на входе и выходе; величина слива масла из уплотнений в сторону водорода и др.
Осмотр генераторов проводится регулярно начальником смены электроцеха не реже одного раза в смену и мастером по генераторам не реже
одного раза в сутки.
Контактные кольца ротора и коллектор возбудителя осматриваются
электромонтером СН в установленные сроки.
Машинист турбины должен следить за нагревом уплотнений и подшипников генератора и возбудителя. На него возложен также контроль
и регулировка температуры охлаждающего тела в генераторе, внешний
надзор за работой щеток на кольцах и коллекторе, наблюдение за чистотой
выступающей части изоляции под стулом подшипников генератора и возбудителя, обслуживание маслосистемы и наблюдение за работой систем
водородного и водяного охлаждения генератора.
65

Основы эксплуатации электрооборудования
3.3.1. Газомасляное хозяйство и его эксплуатация
Для обеспечения смазки подшипников ТГ и герметизации торцевых
щитов применяются системы маслоснабжения, от надежности которых
в значительной степени зависит работа всей машины.
Значительную сложность представляют конструкции уплотнений
торцевых щитов генераторов, которые упрощенно показаны на рис. 16.
Воздух
4
1 1
F
F
4
2
3
Рис. 16. Конструктивные схемы уплотнений: а – торцевой (аксиальный)
тип уплотнения; б – цилиндрический (радиальный) тип;
1 – вкладыш; 2 – вал ротора; 3 – поток масла; 4 – баббитовая заливка
Водород
а б
Воздух
Водород
3
2
В масляных уплотнениях непрерывный встречный поток масла
препятствует выходу газа из корпуса статора. К настоящему времени разработано и используется большое количество конструкций уплотнений
и накоплен значительный опыт эксплуатации, показавший их преимущества
и недостатки [10].
Схемы маcлоснабжения масляных уплотнений в зависимости от рабочих источников питания системы маслом могут быть различными.
Турбогенераторы до 300 МВт имеют схему маслоснабжения уплотнений с питанием маслом от системы регулирования турбины и системы
смазки. В ТГ 300 МВт и более в системах регулирования используют специальную негорючую жидкость «Иввиоль» или конденсат; и система уплотнений не может быть связана с системой регулирования. В ней также
используются не инжекторы, а центробежные насосы (рис. 17). Запас масла в баке 5 обеспечивает останов с выбегом до 15 мин без повреждений
уплотнений даже при отключенных насосах.
Расход масла в сторону водорода является определяющим фактором
его чистоты вследствие выделения воздуха из масла и смешивания его
с водородом.
Для различных машин допускается следующий расход:
ТВФ-100, ТВВ-165 – 3–4 л/мин;
66

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
ТВВ-200, ТВВ-300 – 4 л/мин;
ТГВ-300 – 1,5–2 л/мин.
Применение водорода для охлаждения обмоток ТГ, который в смеси
с воздухом в концентрации от 5 до 81,5 % взрывоопасен, усложняет эксплуатацию.
5
6
7
2
4
8
2
1 1
Рис. 17. Принципиальная схема маслоснабжения подшипников и уплотнений
генератора ТГВ-500: 1 – гидрозатворы; 2 – обратные клапаны; 3 – электронасосы;
4 – электрический регулятор давления; 5 – буферный бак; 6 – корпус генератора;
7 – вентилятор; 8 – водородоотделительный бак
3
3
3
Совокупность аппаратуры, приборов, трубопроводов в системе водородного охлаждения составляет схему газоснабжения, которая должна
обеспечивать:
● проведение операций заполнения корпуса генератора водородом
и его вытеснения;
● автоматическое поддержание давления в заданных пределах;
● автоматический контроль чистоты и давления водорода в корпу-
се TГ;
● проведение периодических продувок для поддержания заданной
чистоты водорода;
● сигнализацию и защиту генератора при отклонении параметров
и появлении водорода в картерах подшипников и токопроводах (КЭТ).
Для обеспечения безопасности операции по переводу ТГ с воздуха на
водород и обратно производятся с промежуточным заполнением корпуса
нейтральным газом (углекислота, азот).
67

Основы эксплуатации электрооборудования
Снабжение генераторов водородом осуществляется от электролизерной
установки. Если рядом с электростанцией расположен электролизерный
завод, вместо электролизерной сооружается помещение для разгрузки,
хранения и разрядки баллонов с водородом.
Водородная установка без электролизеров состоит из ресиверов
водорода, соединительных трубопроводов и помещений для разгрузки,
складирования, разрядки, хранения пустых баллонов (рис. 18). Суммарная
емкость всех ресиверов должна быть такой, чтобы запас водорода в них
был равен десятидневному эксплуатационному расходу плюс количество,
необходимое для заполнения наибольшего ТГ.
8 8
3
77
6
Рис. 18. Схема водородно-углекислотной установки: 1 – коллектор разрядки;
2 – коллектор ресиверов; 3 – контейнер с баллонами; 4 – редуктор; 5 – манометры;
6 – ресиверы; 7 – предохранительный клапан; 8 – огнепреградитель; 9 – ремонтная
6
5
2 1
рампа с дренажными магистралями
4
Огнепреградитель выполнен в виде цилиндра диаметром 100 мм, высотой 400–500 мм заполнен гравием. При случайном загорании водорода
от искры или самовоспламенении при большой скорости истечения пламя
гасится в этих приборах. Ремонтная рампа и дренажи служат для продувки
углекислотой и воздухом ресиверов при проведении профилактики.
Схема углекислотной установки подобна предыдущей схеме.
Суммарная ёмкость ресиверов углекислоты, согласно ПТЭЭС, должна быть такой, чтобы запас углекислого газа или азота в них обеспечивал
трехкратное заполнение генератора, имеющего наибольший объем.
68

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
Для ускорения процесса разрядки углекислотных баллонов на линии,
связывающей разрядный коллектор с ресиверами, устанавливается паровой
или водяной испаритель. Это устройство служит для предохранения коллектора и вентилей на баллонах от обмерзания при выходе жидкой углекислоты и ее последующего испарения. При закрытом вентиле после испарителя
открывают вентили на всех разряжаемых баллонах. При этом углекислота
в жидком состоянии вытекает из баллонов в разрядный коллектор и испаритель. По мере прогрева углекислоты в испарителе газ выпускают в ресиверы, при этом рекомендуется, чтобы его температура не превышала 20 °С.
Периодичность определения показателей работы газомасляной и водяной систем генераторов и синхронных компенсаторов, находящихся
в работе или резерве, должна быть следующей, согласно ПТЭЭС:
● температуры точки росы (влажности) водорода в корпусе генератора
не реже одного раза в неделю, а при неисправной системе индивидуальной
осушки газа или влажности, превышающей допустимую, не реже одного
раза в сутки. Влажность газа внутри корпуса турбогенератора с полным
водяным охлаждением должна контролироваться непрерывно автоматически;
● газоплотности корпуса машины (суточной утечки водорода) не реже
одного раза в месяц;
● чистоты водорода в корпусе машины не реже одного раза в неделю
по контрольным химическим анализам и непрерывно – по автоматическому
газоанализатору, а при неисправности автоматического газоанализатора –
не реже одного раза в смену;
● содержания водорода в газовой ловушке, в картерах подшипников,
экранированных токопроводах, кожухах линейных и нулевых выводов –
непрерывно автоматическим газоанализатором, действующим на сигнал,
а при неисправности или отсутствии такого газоанализатора – переносным
газоанализатором или индикатором не реже одного раза в сутки;
● содержания кислорода в водороде внутри корпуса машины, в по-
плавковом гидрозатворе, бачке продувки и водородоотделительном баке
маслоочистительной установки генератора в соответствии с утвержденным
графиком по данным химического контроля;
● качества дистиллята в системе водяного охлаждения обмоток
и других частей генератора в соответствии с типовой инструкцией по эксплуатации генераторов.
Чистота водорода должна быть не ниже: в корпусах генераторов
с непосредственным водородным охлаждением и синхронных компенсаторов всех типов – 98 %, в корпусах генераторов с косвенным водородным
охлаждением при избыточном давлении водорода 0,5 кгс/см2 (50 кПа)
и выше – 97 %, при избыточном давлении водорода до 0,5 кгс/см2 (50 кПа) –
95 %.
69

Основы эксплуатации электрооборудования
Температура точки росы водорода в корпусе генератора при рабочем
давлении должна быть не выше 15 °С и всегда ниже температуры воды на
входе в газоохладители.
Температура точки росы газа в корпусе генератора с полным водяным охлаждением должна быть не выше значения, устанавливаемого заводской инструкцией по эксплуатации.
Содержание кислорода в водороде в корпусе генератора (синхронного
компенсатора) должно быть не более 1,2 %, а в поплавковом гидрозатворе,
бачке продувки и водородоотделительном баке маслоочистительной установки генератора – не более 2 %.
Содержание водорода в картерах подшипников, в экранированных
токопроводах, кожухах линейных и нулевых выводов должно быть менее 1 %.
Работа турбогенератора при содержании водорода в токопроводах, кожухах линейных и нулевых выводов 1% и выше, а в картерах подшипников
более 2 % запрещается.
Колебания давления водорода в корпусе генератора (синхронного
компенсатора) при номинальном избыточном давлении водорода до
1 кгс/см2 (100 кПа) должны быть не более 20 %, а при большем избыточном давлении допускаются не более ±0,2 кгс/см2 (±20 кПа).
На всасывающих магистралях маслонасосов синхронных компенсаторов при работе на водородном охлаждении должно быть обеспечено избыточное давление масла – не менее 0,2 кгс/см2 (20 кПа).
Давление масла в уплотнениях при неподвижном и вращающемся
роторе генератора должно превышать давление водорода в корпусе машины.
Низший и высший пределы перепада давлений указываются в инструкции
завода-изготовителя.
Необходимо, чтобы в системе маслоснабжения уплотнений вала турбогенераторов были постоянно включены в работу регуляторы давления
масла (уплотняющего, прижимного, компенсирующего).
Суточная утечка водорода в генераторе должна быть не более 5 %,
а суточный расход с учетом продувок – не более 10 % общего количества
газа при рабочем давлении.
Суточный расход водорода в синхронном компенсаторе не должен
превышать 5 % общего количества газа в нем.
3.3.2. Паразитные токи в валах и подшипниках
и меры по их устранению
Паразитные токи возникают в генераторах, синхронных двигателях
и реже в асинхронных двигателях и машинах постоянного тока.
Токи циркулируют по контурам, образованным валом, стульями
подшипников и фундаментной плитой машин, и опасны из-за коррозии
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
